Электронное оборудование ракет - БРЭО 2020

Mihail66>> Например там, где LoRa 30dBm (1Вт) не осилит.

timochka> Т.е. при нормальном приемнике и с согласованными антеннами даже без LoRA-шных трюков с модуляцией 100 мВт вполне хватало.
Поддерживаю. Добавлю, из радиолюбительской практики известно, что в УКВ -диапазоне особенно заметно, что антенна, настроенная в резонанс рабочей частотой, весьма доминирует над "накачиванием" мощности в в передатчике.
Другими словами, нужно, наоборот, использовать свойства диапазона, малые размеры антенны и работать над КПД АФУ, применяя малую, подводимую мощность к передатчику.
Далее, учитывается то, что в этом диапазоне, волна ближе к природе света, а значит, труднее огибает препятствия.Но...на высоте их, практически, нет. Это выгодно... до момента приземления.. Антенне нужно быть немного выше уровня земли. Хотя бы пол-волны.

Mihail66> Собственно меня то как раз и напрягает тот факт, что при передачи с высоты все нормально, а вот над поверхностью Земли все становится печально. Поэтому и захотелось продублировать связь по GSM у которого с горизонтальным расстоянием меньше проблем чем по радиоканалу.

Забыл сказать. GSM отпал по нескольким причинам.
1) На больших скоростях/высотах связь пропадает.
2) Законодательный запрет FCC на использование сотовой связи в этом случае (там комбинация запретов по высоте, скорости, и передача с борта ЛА).
3) Сотовый плохо переживает удар о землю.
4) В месте запуска плохо с сотовым покрытием. А падать с высоты 30 км на город - так себе идея.

144 МГц сигнал с земли, после посадки, принимался в ближней зоне (в радиусе 1-2 км, примерно). Но поискам это не очень помогает. Понятно, что аппарат где-то здесь (в окрестностях 100 метров). Но по кустам и деревьям искать нетривиально. Яркий парашют и ленты больше помогают, чем сигнал. У нас был корпус типа "волан" диаметром 1.2 метра с бело/оранжевым стабилизатором.

Кстати, были большие проблемы с сигналом GPS. Приемник был дублирован, слава богу. Один полностью отказал. Подозрений два: программный запрет по скорости и/или высоте; перегрев. Скорее первое, т.к. координаты пропали еще на наборе высоты в самом начале полета.

L.2.> ... антенна, настроенная в резонанс рабочей частотой, весьма доминирует над "накачиванием" мощности в в передатчике.

Там только цена оборудования для настройки негуманная, и опыт нужен. Ищите знакомых (полу)профессионалов.

L.2.> ... Это выгодно... до момента приземления.. Антенне нужно быть немного выше уровня земли. Хотя бы пол-волны.

У шара-зонда антенна торчит по направлению от земли в силу геометрии корпуса.
С другой стороны, на 900 МГц пол-волны это 15 см. Наверное можно гибкие штыри придумать. Чтоб как не упасть, но хоть один вверх торчит. А приемную антенну поискового комплекта можно на высоту 2-3 метра поднимать без особых сложностей - удочка в помощь.

L.2.> Поддерживаю.

Ух ты, кто объявился! Давненько, давненько... А я ведь твой должник.
Чиркани-ка мне на Е.ящик.

А по существу обсуждения я чуть позже присоединюсь.

ПС.
Я нашел твое письмо в ящике.

L.2.> ....
timochka> ....

Ребята, я лишь вот на какой момент пытаюсь обратить ваше внимание.

L.2.> .... учитывается то, что в этом диапазоне, волна ближе к природе света, а значит, труднее огибает препятствия.Но...на высоте их, практически, нет. Это выгодно... до момента приземления..

А дальше, как бы вы с антенной не извращались, это не поможет.
Что касается моей антенны на LoRa 20dBm, то она у меня тоже не из огрызка провода выполнена. Это заводская антенна с центральной частотой 433МГц. Различных антенн я испробовал несколько. Это были и "резиновые" антенны от RC, и просто витая антенна-пружинка, и пленочная патч-антенна, и даже какая-то мудреная автомобильная антенна с кабелем длиной 1,5м. Но все они были для частоты 433. И все они работали совершенно одинаково, из чего я делаю вывод, что все они хорошо согласовывались с устройствами.
Ну так если есть вероятность, что ракета приземлится всего в километре, но за холмом (!), то почему бы не дополнить устройство связи отдельным дополнительным каналом, способным работать в приземленных слоях атмосферы?

timochka> Забыл сказать. GSM отпал по нескольким причинам.
timochka> 1) На больших скоростях/высотах связь пропадает.

Непонятно откуда у шара большие скорости, а на высотах и не нужно использовать GSM (да и не получится). Включай его только тогда, когда ЛА опустится ниже 1,5км.

timochka> 3) Сотовый плохо переживает удар о землю.

А нахлена iPhone запускать? Я же говорю всего лишь об GSM-модуле, который весит 2 грамма, и ему ценник 2 бакса.

timochka> 4) В месте запуска плохо с сотовым покрытием. А падать с высоты 30 км на город - так себе идея.

Да, вот такая хрень действительно присутствует. Нам все время приходится выбирать место для старта в прямой видимости от сотовой вышки. Но как правило даже на расстоянии в 5-8 км от GSM-ретранслятора сигнал 2G проходит очень уверенно, лишь бы не было естественных ландшафтных препятствий.

timochka> Кстати, были большие проблемы с сигналом GPS.

А вот с этим действительно случаются проблемы, порой необъяснимые. Вчера сигнал хороший, 10-11 видимых спутников. А сегодня уже полчаса торчим на поле, а GPS молчит. Сажаем аккумуляторы, и едем домой. Досадно, но ничего не попишешь. Завтра снова приедем.

Mihail66>> Собственно меня то как раз и напрягает ...
timochka> 144 МГц сигнал с земли, после посадки, принимался в ближней зоне (в радиусе 1-2 км, примерно). Но поискам это не очень помогает. Понятно, что аппарат где-то здесь (в окрестностях 100 метров). Но по кустам и деревьям искать нетривиально.
Михаил, не пойму, у тебя поискового маяка нет совсем? Мне, пока, поисковая система была не актуальна, но маячок есть на 433мГц, всего на 10 мВт, но захватывает приемник пеленгатора с 500м, причем, дает точное указание и за 10м (свой пеленгатор выкладывал). В пеленгаторе, самое главное, даже не хорошая направленная антенна, сам перешел с волнового канала на круглую рамочную (компактная, дает лучшее целеуказание особенно по минимуму сигнала), а возможность желательно плавно уменьшать чувствительность приемника, в противном случае будет окрестность в 100м. Если использовать рессивер от автомобильного брелка автосигнализации на 433 МГц, то дальность пеленгации возрастает до 1,2км. В любом случае без ближнего поиска не обойтись, то есть маячка.

Брат-2> Михаил, не пойму, у тебя поискового маяка нет совсем?

Саш, у меня сейчас этих маяков, как блох у кошака. Уже штук пять GPS-GSM, из них три самодельных. И сейчас еще ЛоРу освоили.
Описание своего маячка-пеленгатора ты мне присылал. Этот вопрос нами только рассматривается.
Пока удавалось справляться теми средствами, что у нас есть. Но и возможность использования твоего изделия мы со счетов не сбрасываем (уже был случай, где бы он мог пригодиться).

timochka>> Забыл сказать. GSM отпал по нескольким причинам.
timochka>> 1) На больших скоростях/высотах связь пропадает.
Mihail66> Непонятно откуда у шара большие скорости, а на высотах и не нужно использовать GSM (да и не получится). Включай его только тогда, когда ЛА опустится ниже 1,5км.

Это вверх шар медленно летит. А вниз падает быстро Последний километр пролетает за минуту-полторы. Сотовый может не успеть сеть поймать и СМС отправить. Да и не хочет он сеть искать при движении с такой скоростью.

timochka>> 4) В месте запуска плохо с сотовым покрытием. А падать с высоты 30 км на город - так себе идея.
Mihail66> Да, вот такая хрень действительно присутствует. Нам все время приходится выбирать место для старта в прямой видимости от сотовой вышки. Но как правило даже на расстоянии в 5-8 км от GSM-ретранслятора сигнал 2G проходит очень уверенно, лишь бы не было естественных ландшафтных препятствий.

Сигнала 2G нет уже года 3 как. 3G будут отключать через год. Ну и направленность антен сотовой связи "вдоль земли". "Вверх" они не смотрят. Поэтому решили не искать гемороя на ровном месте.
На 144 МГц тут много радиолюбителей принимающих APRS сигналы и отправляющих их в интернет на сайт агрегатор. Т.е. даже если бы мы сами ничего не приняли, любители бы получили телеметрию и опубликовали ее. Опять-же возможность принимать телеметрию на стандартный любительский приемник была очень удобной. У нас несколько человек в команде было у кого радиолюбительский setup в машине есть. Передатчик тоже готовый и настроенный модуль. В общем, вышло крайне удачно.

Но я никому ничего не советую. Это просто опыт.

timochka>> Кстати, были большие проблемы с сигналом GPS.
Mihail66> А вот с этим действительно случаются проблемы, порой необъяснимые. Вчера сигнал хороший, 10-11 видимых спутников. А сегодня уже полчаса торчим на поле, а GPS молчит.

Я о других проблемах. По закону гражданские приемники должны иметь ограничения по макс скорости и/или по макс высоте. Приемники без ограничений являются военным оборудованием и их экспорт контролируется. Мы долго искали приемники с ограничением ТОЛЬКО по скорости, т.к. высота у нас до 30000 м. Вроде нашли. Поставили два, разных фирм. Но в полете один вырубился. Хорошо второй отработал.
Из-за этого правильные координаты были только в четных пакетах телеметрии. А пакеты шли раз в 20 сек. Соответственно, при падении на самом нижнем участке (там где скорость снижения минимальна, а ветер сильно влияет) получили только 3 набора координат. Но все нашли.

Вообще, в том полете отказало ВСЕ кроме резервного контроллера, одного GPS приемника, и передатчика телеметрии. А камера, основной компьютер, основная телеметрия - все сдохло в полете. Камера по перегреву. Комп повис. Hardware watchdog не помог. Основная телеметрия сдохла вместе с компом. И только маленький героический STM контроллер продолжал передавать координаты.

timochka> .....

Ну я как бы все это понимаю, и про ограничения, и про отсутствие надежной сотовой связи. Но тем не менее я и не предлагаю использовать GSM в небе. Это лишь дополнительная опция на тот случай, если ЛА занесет туда, где прямая радиосвязь связь оборвется.
Вот только один вопрос, а зачем этому шару, уже без шара, падать с такой бешеной скоростью? Для него что, парашют не придумали? Сначала тормозной, за пару сотен метров над Землей уже основной. А так конечно никаких Айфонов не напасешься.

Mihail66> Вот только один вопрос, а зачем этому шару, уже без шара, падать с такой бешеной скоростью? Для него что, парашют не придумали? Сначала тормозной, за пару сотен метров над Землей уже основной. А так конечно никаких Айфонов не напасешься.

Подвесное оборудование шара обязано весить меньше 4 фунтов. После учета видеокамеры и батареи свободных весов остается хрен да маленько. Батарея из расчета работы передатчика и компьютера в течении 6 часов. Т.е. на парашют мало что остается.

Есть проблемы с раскрытием. Т.к. болтаются стропы подвески и остатки шара. Ну и на высоте плотность воздуса мизерная и промерзший купол не надувает. Система выпуска - это лишняя сложность, а тестировать возможности нет. Есть куча случаев нераскрытия купола. Арендовать самолет - слишком шикарно. Поэтому решили делать заранее раскрытую систему. Заодно это снимает юридические вопросы.

По весу все подвесное уложилось в 1200 г.

И последнее - плотность воздуха с высотой падает. Т.е. на высоте скорости падения очень приличные, но у земли они гасятся. По расчетам выходило скорость снижения у земли 5.5 м/с, а на высоте 2500 м уже 7 м/с. На высоте 30000 м скорость падения уже 370 м/с. Но в реальности вышло поболе, т.к. края волана полоскали.

timochka> Подвесное оборудование шара обязано весить меньше 4 фунтов....

Эх, как интересно. Запуск шаров это какой-то такой спорт?
А скорость снижения у земли 5,5м/с, это при свободном падении (без парашюта) такая получается?

Ну и мне кажется, что при всех этих ограничениях с массами, пусть и при свободном падении, вполне можно ужаться и выделить несколько грамм для GSM-модуля. Но с вашей радиолюбительской поддержкой приема APRS сигналов наверно можно и без этого обойтись.

timochka>> Подвесное оборудование шара обязано весить меньше 4 фунтов....
Mihail66> Эх, как интересно. Запуск шаров это какой-то такой спорт?

Это требования гос агенства (FAA), чтоб лицензию не получать и с сертификацией не заморачиваться. Electronic Code of Federal Regulations (eCFR)

Mihail66> А скорость снижения у земли 5,5м/с, это при свободном падении (без парашюта) такая получается?

Это для корпуса типа "волан" с диаметром 1.2 метра. Замена парашюта.

Mihail66> Ну и мне кажется, что при всех этих ограничениях с массами, пусть и при свободном падении, вполне можно ужаться и выделить несколько грамм для GSM-модуля.

Да запрещено здесь в полете GSM использовать. Это помимо технических сложностей с покрытием, направленностью антенн и прочим.

timochka> Это для корпуса типа "волан" с диаметром 1.2 метра. Замена парашюта.

А, вон оно как. Только сейчас дошло.

timochka> Да запрещено здесь в полете GSM использовать.

Совсем что-ли никак? Даже на дрон нельзя поставить?
Или все же эти ограничения до какой-то высоты действуют?

timochka>> Да запрещено здесь в полете GSM использовать.
Mihail66> Совсем что-ли никак? Даже на дрон нельзя поставить?
Mihail66> Или все же эти ограничения до какой-то высоты действуют?

Написано, что такое оборудование должно быть выключено перед запуском.

timochka> По расчетам выходило скорость снижения у земли 5.5 м/с, а на высоте 2500 м уже 7 м/с. На высоте 30000 м скорость падения уже 370 м/с.

Плотность у земли = 1.225.
Плотность на 30 км = 0.01841.
(ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры (с Изменением N 1) - docs.cntd.ru)
Расчехляем арихмометр Феликс.

v² ~ 1 / rho

v ~ 1 / sqrt(rho)

sqrt(1.225 / 0.01841) = 8.16

5.5 м/с * 8.16 = 45 м/с

Но если забыть про квадрат скорости, то

5.5 м/с * (1.225 / 0.01841) = 366 м/с

Что близко к твоему "370 м/с".

Как-то так!!!

timochka> Написано, что такое оборудование должно быть выключено перед запуском.

Ну и отлично, как раз на этом я и настаивал. Нехрена ему на высоте в пространство орать, пусть оно около земли включается.

timochka>> Написано, что такое оборудование должно быть выключено перед запуском.
Mihail66> Ну и отлично, как раз на этом я и настаивал. Нехрена ему на высоте в пространство орать, пусть оно около земли включается.

Federal Communications Commission (FCC) Title 47, Chapter 1, Part 22, Subpart H, Section 22.925.

Cellular telephones installed in or carried aboard airplanes, balloons or any other type of aircraft must not be operated while such aircraft are airborne (not touching the ground). When any aircraft leaves the ground, all cellular telephones on board that aircraft must be turned off.

timochka> Федеральная комиссия по связи (FCC), раздел 47, глава 1, часть 22, подраздел H, раздел 22.925. Сотовые телефоны, установленные в самолетах, воздушных шарах или любых других типах самолетов или переносимые ими, не должны использоваться, пока такие летательные аппараты находятся в воздухе (не касаются земли). Когда какой-либо самолет отрывается от земли, все сотовые телефоны на борту этого самолета должны быть выключены.

Жестко!
С такими правилами даже маячок на дрон не прицепишь.

timochka>> По расчетам выходило скорость снижения у земли 5.5 м/с, а на высоте 2500 м уже 7 м/с. На высоте 30000 м скорость падения уже 370 м/с.
Xan> Плотность у земли = 1.225.
Xan> Плотность на 30 км = 0.01841.
Xan> (ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры (с Изменением N 1) - docs.cntd.ru)
Xan> Расчехляем арихмометр Феликс.
Xan> v² ~ 1 / rho
Xan> v ~ 1 / sqrt(rho)
Xan> sqrt(1.225 / 0.01841) = 8.16
Xan> 5.5 м/с * 8.16 = 45 м/с
Xan> Но если забыть про квадрат скорости, то
Xan> 5.5 м/с * (1.225 / 0.01841) = 366 м/с
Xan> Что близко к твоему "370 м/с".
Xan> Как-то так!!!

Однако поймал. А я проглядел. Тогда на 2500м выходит 6.2 м/с

Mihail66> Жестко!
Mihail66> С такими правилами даже маячок на дрон не прицепишь.

Почему? Получай любительскую лицензию и ставь не сотовый маячок. APRS поддерживает передачу позывного.

timochka> Почему? Получай любительскую лицензию и ставь не сотовый маячок. APRS поддерживает передачу позывного.

Ну так опять же проблемы с дальностью, тем более над поверхностью Земли с ее кривым ландшафтом.

timochka>> Почему? Получай любительскую лицензию и ставь не сотовый маячок. APRS поддерживает передачу позывного.
Mihail66> Ну так опять же проблемы с дальностью, тем более над поверхностью Земли с ее кривым ландшафтом.

Ну я ж пишу, что не было проблем. Макс удаление шара от точки приема порядка 40 км. Мощность 100 мВт. Прием телеметрии был устойчивый в течении всего полета. После приземления (т.е. с земли) дальность передачи порядка 1-2 км. Это дистанция на которую подъехали на машине (по последней телеметрии с падающего зонда), остановились и стали искать. Приняли новые пакеты уточнили координаты и полезли в лес. Может там было и больше, но как подъехали, так подъехали. В движении с приемом не парились, т.к. ставить на крышу антенну на магнитной липучке при 120 км/ч - чревато.

Можно легко было увеличить дальность раза в 2 просто купив "волновой канал" для приемного конца и установив фильтр для отсечения помех. Да и изготовить волновой канал на 6 dBi не сложно. Просто было не нужно.

timochka> Ну я ж пишу, что не было проблем.

Ну я как бы рад, что все благополучно.
Но почему-то предчувствия не хорошие. Буду пробовать.

timochka> Да и изготовить волновой канал на 6 dBi не сложно.

На самом деле с этим инструментом Yagi Calculator все очень просто. Даже кабельный балун рассчитан. Я следил за расчетыми, и усиление сигнала было точно ожидаемым.